en mästare från Norge gillar sättet att bestämma tiden med binär kod. Överraskande nog kan mängden information visas i enkla ON / OFF-signaler. Sedan beslutade mästaren att göra en binär klocka på egen hand.
Verktyg och material:
- LED 0603 - 13 st;
Mikroprocessor Atmega328P-AU;
Kondensator 0806 0,1 uF;
-Tantalskondensator 1206 4,7 uF;
- Motstånd 0806 10 kOhm;
- Realtidsklockmodul DS3231;
-0806 motstånd 51 kOhm - 3 st;
-SMD batteri klämma CR2032;
-CR2032 batteri;
-4,5 mm knapp;
-0806 motstånd 200 Ohm;
-20 mm armband;
-20 mm fjädernivå - 2 st;
-Glas 38 mm;
-5 cm (2 tum) tunn slingrande tråd;
-2 skruvar M2 med ett platt huvud 6 mm långt;
-2 muttrar M2;
USB-TTL-adapter
-Lödningstillbehör;
- pincett;
-Liten skruvmejsel;
-Tillgång till högkvalitativ 3D-skrivare;
Steg ett: Design och anpassning
Klockan har 13 lysdioder belägna i en multiplexmatris. En kolumn motsvarar en siffra i digital tid. Tiden visas i binärt decimalformat, och en siffra representeras av maximalt fyra bitar.
De ser snygga ut och fungerar bra tack vare ett enkelt användargränssnitt och en batteritid på upp till två år.
När klockan är avstängd är designen en enkel tvåfärgad kombination av svart och silver. Dessa färger finns i läderremmen och spännen, såväl som på fodralet och på kretskortet.
Guiden doldade de flesta komponenterna på kretskortets baksida och gjorde den med svart bakgrund. elektronik och kretskortet matchar klockans tvåfärgsdesign.
Klockfodralet måste vara hållbart, men det ska vara lätt att öppna för att byta ut batteriet eller göra ändringar i koden. Detta betyder att inget lim används under montering. Limens enda detalj är glas.
Väskan består av två delar av den nedre delen och ringen. Ett tryckt kretskort, ett klockband och en krona är installerade på klockans botten. Ett glas är monterat på ringen.
Stor uppmärksamhet ägnas åt energiförbrukning. I djup sömn förbrukar klockan endast 10 μA. Detta ger en batteritid på mer än två år.
När det gäller användargränssnittet behöver du bara trycka på klockans krona för att väcka dem och de visar omedelbart tiden. När du trycker på knappen igen visas datumet. Eftersom batteritiden är två år kan du enkelt växla mellan sommartid utan att ansluta till en dator.För att göra detta, tryck på knappen 15 gånger i rad.
Steg två: Val av komponent
Det finns fyra huvuddelar till ett kretskort. Mikroprocessor atmega328p. Detta är samma sak som i populära modeller. Arduino. Det här är hjärnan som kommer att kommunicera med RTC-modulen i realtid, bearbeta tiden och visa den med lysdioder. Allt detta behöver naturligtvis en strömkälla, helst ett litet batteri.
ATMEGA328P
Mikroprocessorn var tvungen att uppfylla vissa kriterier. GPIO krävde minst nio stift, åtta för lysdioder och en för en knapp. Han behövde också en I2C-buss, där han kunde fungera som huvudenhet för polling av RTC just nu. Slutligen var det tvunget att arbeta vid låga spänningar och inte konsumera en överdriven mängd ström när den drivs. Atmega328P-AU uppfyller alla dessa kriterier, och är samtidigt liten nog för att inte uppta hela kretskortets område. Ett stort plus är att det också används för de mest populära Arduino-brädorna och många kan arbeta med det.
Kretskort
Kortet var utformat för att använda en 8 MHz keramisk resonator. Det visade sig dock att processorn måste arbeta med en lägre frekvens för att kunna arbeta vid låga spänningar. Titta på bilden i det här steget, taget från sidan 303 i databladet, som förklarar förhållandet mellan klockhastighet och driftspänning. Klockfrekvensen på cirka 4 MHz bör vara den maximala för detta projekt. Befälhavaren använde en intern 8 MHz oscillator och aktiverade 8-bitars division, vilket ger en synlig klockfrekvens på 1 MHz. En resonator med 8 MHz behövs dock fortfarande när du laddar koden. Efter laddning raderade guiden inte den
DS3231
Till en början ville befälhavaren använda DS1307 RTC. Detta är ett mer populärt chip. Men det kräver en 5 V strömförsörjning.
DS3231 kan arbeta med en lågspänning på 1,8 V. Chipet har en inbyggd kvartskristall. Klockans inbyggda kristall har också temperaturkompensering. Omgivningstemperatur kan orsaka oregelbundna svängningar av klockkristallen. Det betyder att det blir mindre exakt. DS3231 mäter omgivningstemperaturen och använder den i beräkningen för att kompensera för temperatursvingningar. Idealisk för klockor när du går in och lämnar olika rum eller går utanför när temperaturen inte är konstant.
lysdioder
Master-lysdioder använder formfaktorn 0603. De kan konsumera upp till 20 milliampor, men på grund av det faktum att inte mer än tre lysdioder kan fungera samtidigt är detta inte ett problem. Strömmen minskar också när du använder motstånd med en större klass än nödvändigt. Befälhavaren säger att det är mest effektivt för dessa lysdioder att använda 100 - 400 ohm-motstånd.
CR2032
Klockkretsen kan drivas av ett litiumbatteri. Hon har inga problem att minska spänningen vid samma ström som CR2032, men det kommer att ge ytterligare problem. För detta projekt har ett litiumjonbatteri två huvudsakliga nackdelar. Kapaciteten på den lilla cellen är nära CR2032, men den kräver en extra kostnad för säker laddning och säker urladdning. Du behöver också ett sätt att ansluta laddaren. Därför valde befälhavaren CR2032.
Steg tre: Multiplexerad matris
Konfigurationen som används i denna klocka är en matris med 4x4-lysdioder med demontering av tre onödiga lysdioder.
Endast olika lysdioder i en kolumn tänds åt gången. Denna kolumn inaktiveras sedan innan nästa kolumn aktiveras. Allt detta händer snabbare än ögat kan förstå. Som ett resultat verkar det som att lysdioderna i olika kolumner slås på samtidigt, vilket skapar en komplex bild.
Hur kan jag ta reda på vilken tid det är med en sådan klocka? Låt oss titta på bilderna.
I den första figuren ser vi en 4x4-matris med 13 lysdioder. Matrisraderna är numrerade 1,2,4,8.
För att ta reda på tiden är det nödvändigt att lägga till alla lysdioder i en rad, sedan i nästa, etc.
Till exempel, figur 2, den första fyrkanten. Från vänster till höger tänds en lysdiod på den första kolumnen, den första raden. Vi har den första raden under siffran 1, vilket betyder den första siffran i timmen 1. Därefter tänds den andra kolumnen med två lysdioder under siffrorna 1 och 2. Lägg till siffrorna, det visar sig 3. Nästa kolumn är en LED-nummer 4. Och den sista kolumnen är lysdioderna 1 + 2 + 4 = 7 . Vi får 13 timmar och 47 minuter.
Steg fyra: Schema
Kretskortet har en rund form, som en klassisk klocka. Standardklockan är vanligtvis 42 mm med en glasdiameter på 38 mm. Det här är glasets ytterkant. Men om glaset vilar på en kant som är 1 mm bred blir den tillgängliga diametern 36 mm. Detta innebar att kretskortet borde vara cirka 35 mm.
Befälhavaren beställde en avgift på en välkänd webbplats. Brädorna har en tjocklek på 0,8 mm.
Du kan ladda ner filen för att göra brädet nedan.
Binär armbandsur - GERBER.zip
Steg fem: Lödning
Det bästa sättet att fixa kretskortet under lödning är med maskeringstejp. Befälhavaren fixar kortet och börjar installationen enligt diagrammet. Först lödas de minsta komponenterna (i storlek).
Steg sex: slutför knappen
Som ni ser är klockans krona på fodralets sida utformad i denna enhet för att styra klockan. Den interagerar med en mikroknapp som är ansluten till mikrokontrollern. För att göra detta måste knappen göras om.
De billigaste taktila knapparna har en liten rund svart plastdel som du behöver klicka på för att stänga kontakterna. Det måste bytas ut. Befälhavaren demonterar knappen och skär av metallfästena. Raderar en knapp. Fäst en bit maskeringstejp på en metallplatta och sätter tillbaka den. Limmar knappkroppen. Nu kan du löda knappen.
Sjunde steg: kodning
Mikrokontrollern kan inte arbeta med Arduino-koden i detta skede. Först behöver du en bootloader. Detta är en subroutin som måste lagras på ett chip för att ladda ner och genomföra ett skriftligt program.
Eftersom det är en Atmega328P med extra låg spänning kräver det en speciell typ av startlaster.
Öppna Arduino IDE, välj File> Inställningar> Add-On Board Manager URLs och lägg till ett komma efter den sista URL innan du klistrar in följande URL
...
Klicka på OK flera gånger och gå till Verktyg> Styrelse> Board Manager. Öppna den, hitta minicore och installera den.
Anslut Arduino i kretsen som på bilden. Gå in i Arduino-exemplen och öppna ArduinoISP-provkoden. Ladda ner koden.
Installera sedan Installera Verktyg> Programmerare: i "Arduino som ISP". Välj följande konfiguration från MiniCore bootloader. Du kan också dubbelkontrollera din konfiguration enligt konfigurationen på bilden som bifogas detta steg.
Bootloader-inställningar
Styrelse: ATmega328
Bootlader: ja
Klocka: 1 MHz intern
Compiler LTO: Disabled
Variant: 328P / 328PA
BOD: 1,8V
Nu är det sista steget att ansluta ledningarna från Arduino till klockbrädan. Välj Verktyg> Burn Bootloader. Vänta ett ögonblick så får du ett meddelande om den framgångsrika installationen av bootloader.
Nu återstår det att ladda ner koden. Det finns på länken nedan.
Binary_Wrist_Watch.ino
Steg åtta: Fall
Klockfodralet trycktes av en master på en 3D-skrivare. Filer kan laddas ner på den här länken.
Steg nio: Bygg
Nu har alla delar monterats och du kan fortsätta med monteringen.
För in kronan i klockfodralet.
Dra tråden genom monteringshålet i klockans krona.
Limma in tråden och se till att huvudet kan försänkas med 1 mm.
För in sexkantsmuttrarna i motsvarande sexkantiga spår och lås dem på plats med en liten bit tejp.
Fäst dubbelhäftande tejp på kretskortets undersida.
Sätt i kretskortet och se till att huvudstiftet är i linje med knapphålet.
Genom att trycka på huvudet, kontrollera knappen.
Limma glaset på ringen med superlim.
Sätt in klockringen och justera skruvhålen och knapparna.
Sätt i 6 mm M2-skruvar i skruvhålen och dra åt dem. Skruvhuvudena är målade svarta.
Sätt i klämmorna i remmarnas ögon.
Montera klockremmen.
Allt är klart.
Hela processen för att skapa klockor kan ses i videon.